JP2005101423A - 磁気検出素子およびその製造方法 - Google Patents

磁気検出素子およびその製造方法 Download PDF

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英治 梅津
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Abstract

【課題】 トラック幅領域における固定磁性層の固定力を強化して磁気抵抗変化率の増大を図ることにより、再生出力の向上が可能な磁気検出素子およびその製造方法を提供する
【解決手段】 フリー磁性層１０４と第１非磁性材料層１０５と固定磁性層１２１を含む多層膜Ｔ１の両側方部に、固定磁性層が延出した延出部１２１ａ，１２１ａが形成されている。前記延出部１２１ａ，１２１ａの下方にトラック幅方向に間隔を空けて一対の第１反強磁性層１１１，１１１が形成され、かつ前記延出部１２１ａ，１２１ａの上方にトラック幅方向に間隔を空けて一対の第２反強磁性層１１３，１１３が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハードディスク装置や磁気センサなどに用いられる磁気検出素子に係り、特に固定磁性層の固定力を強化して磁気抵抗変化率の増大を図ることにより、再生出力の向上が可能な磁気検出素子およびその製造方法に関する。
近年の高記録密度化に伴い、ハードディスク装置や磁気センサなどに用いられる磁気検出素子においては、巨大磁気抵抗効果を利用したスピンバルブ型と呼ばれるものが主流になりつつある。
このスピンバルブ型磁気検出素子は、高い再生感度を有していることから高記録密度化に対応できる磁気検出素子として注目されているが、今後の更なる高記録密度化に伴うトラック幅の縮小のためには、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒの増大が必要とされる。また、下部ギャップ層や上部ギャップ層間の間隔の縮小も必要とされる。
そのため、いわゆるリセスド−スピンバルブ型磁気検出素子とよばれるものが提案されている。この磁気検出素子の構造を図４０に示す。図４０は前記磁気検出素子を記録媒体との対向面から見た断面図である。
図４０に示すように、図示しない基板上に下部シールド層１が形成されている。この下部シールド層１上に、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）などで形成された下部ギャップ層２が形成されている。この下部ギャップ層２の表面にトラック幅方向に間隔を開けて一対の凹部２ａ，２ａが形成されており、前記凹部２ａ，２ａに挟まれた凸部２ｂの上面２ｂ１上に、シード層３が積層されている。
このシード層３の上に、フリー磁性層４、第１非磁性材料層５、固定磁性層６が形成されている。この固定磁性層６は、下から第１固定磁性層６ａ，第２非磁性材料層６ｂおよび第２固定磁性層６ｃの３層で構成された人口フェリ構造である。そして、これらフリー磁性層４、非磁性材料層５、固定磁性層６によって多層膜２０が形成されている。
前記多層膜２０の両側方に位置する前記凹部２ａ，２ａ内には、絶縁層７が形成され、この絶縁層７の上に硬磁性層８が形成されている。
図４０に示すように、前記固定磁性層６は前記多層膜２０の両側方に形成された前記硬磁性層８の上にも延出して形成されている。
前記固定磁性層６の上には、トラック幅方向に間隔Ｗ１を空けて一対の反強磁性層９が形成されている。図４０に示すように、前記反強磁性層９は前記固定磁性層６の側方領域６ｄ、６ｄの上に形成されている。
この反強磁性層９の上に、保護層１０を介して一対の電極層１１が形成され、この電極層１１の上に保護層１２が形成されている。
図４０に示す磁気検出素子では、トラック幅Ｔｗは前記フリー磁性層４の長さ寸法で決定されており、一対の前記反強磁性層９間の前記間隔Ｗ１は、前記トラック幅Ｔｗよりも大きく形成されている。
前記反強磁性層９は、前記固定磁性層６との間に交換異方性磁界を発生させて、この固定磁性層６の磁化方向を図示Ｙ方向に固定するためのものである。
図４０に示す磁気検出素子に記録媒体からの洩れ磁界などの外部磁界が与えられると、前記フリー磁性層４の磁化方向が変化して、前記フリー磁性層４、前記第２非磁性材料層５、及び固定磁性層６からなる前記多層膜２０の電気抵抗が変化する。この抵抗変化を電圧変化または電流変化として取り出すことにより外部磁界を検出する。
この図４０に示す磁気検出素子では、前記反強磁性層９間の前記間隔Ｗ１が、前記トラック幅Ｔｗよりも大きく形成され、前記トラック幅Ｔｗ領域内では前記反強磁性層９が形成されていない構造である。したがって、前記電極層９を通じて流れた電流は、前記トラック幅Ｔｗの範囲内では、前記シード層３、前記フリー磁性層４、前記第１非磁性材料層５、前記固定磁性層６に流れ、前記反強磁性層９には前記電流が流れることはない。したがって、前記トラック幅Ｔｗの範囲内に前記反強磁性層９が形成された構造の磁気検出素子と比較すると、前記電流が分流することによって生じる抵抗変化率ΔＲ／Ｒの低下（シャントロス）が低減され、出力の向上を図ることが可能となっている。
前記多層膜２０によって構成される磁気抵抗効果膜の両側方に、硬磁性層を備えた磁気検出素子は以下に示す特許文献１に、磁気抵抗効果膜の両側方に硬磁性膜および反強磁性膜を備えた磁気検出素子は特許文献２に開示されている。
特開２００２−３０５３３８号公報 特開２００２−２８９９４５号公報
しかし前記図４０に示した磁気検出素子では、前記反強磁性層９，９間の前記間隔Ｗ１が前記トラック幅Ｔｗよりも大きく、前記トラック幅Ｔｗ領域では、前記固定磁性層６と前記反強磁性層９と直接に交換結合していない。すなわち、前記反強磁性層９は前記固定磁性層６の前記側方領域６ｄで直接に交換結合している。そのため、前記固定磁性層６の前記側方領域６ｄにおける固定力が前記トラック幅Ｔｗ領域まで伝わって、前記固定磁性層６の前記トラック幅領域における磁化が固定されているのである。
したがって、図４０に示す磁気検出素子では、前記トラック幅領域での固定磁性層６の固定力を十分に大きなものとすることはできなかった。
一方、トラック幅領域での前記固定磁性層６の固定力を大きくするために、前記反強磁性層９，９間の前記間隔Ｗ１を小さくすることも考えられるが、前記間隔を小さくした場合には、製造時の精度を確保することが難しく、前記反強磁性層９が前記トラック幅領域の内側に入り込んでしまったりすることも考えられ、前記反強磁性層９，９間の前記間隔Ｗ１を精度良く製造することは困難である。
本発明は前記従来の課題を解決するものであり、トラック幅領域における固定磁性層の固定力を強化して磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の増大を図ることにより、再生出力の向上が可能な磁気検出素子およびその製造方法を提供することを目的としている。
本発明は、フリー磁性層と第１非磁性材料層と固定磁性層とを含む多層膜を有し、前記多層膜のトラック幅方向の両側方部にトラック幅方向に所定の間隔を空けてバイアス層が形成され、前記バイアス層間の間隔によってトラック幅が規定される磁気検出素子において、
前記固定磁性層は、前記多層膜のトラック幅方向の両側方部に延びて形成された延出部を有し、前記延出部の下方には、トラック幅方向に間隔を空けて一対の第１反強磁性層が形成され、かつ前記延出部の上方にトラック幅方向に間隔を空けて一対の第２反強磁性層が形成されていることを特徴とするものである。
この場合、前記固定磁性層は前記多層膜内の第１固定磁性層と、前記延出部の第２固定磁性層とで構成され、前記第２固定磁性層の少なくとも一部は前記第１固定磁性層と一体的に連続して形成されているものとして構成することができる。
この場合、前記第１反強磁性層間の間隔、または前記第２反強磁性層間の間隔の少なくとも一方は、前記トラック幅と同じであるものとして構成できる。
また、前記第１反強磁性層間の間隔は、トラック幅方向と同じであるものとして構成できる。
この場合、前記第１固定磁性層は、第１非磁性中間層を介して積層された、単位面積あたりの磁気モーメントの大きさが異なる第１磁性材料層及び第２磁性材料層を有するものであるものとして構成することや、前記第２固定磁性層は、第２非磁性中間層を介して積層された、単位面積あたりの磁気モーメントの大きさが異なる第３磁性材料層および第４磁性材料層を有するものであるものとして構成することが好ましい。
また、前記第１固定磁性層と前記第２固定磁性層とが同じ高さ位置に形成されているものとして構成することが好ましい。
この場合、前記第１磁性材料層と前記第３磁性材料層とが同じ高さ位置に形成されているものとして構成することや、前記第２磁性材料層と前記第４磁性材料層とが同じ高さ位置に形成されているものとして構成することが好ましい。
前記した磁気検出素子は、前記多層膜は下から順に、フリー磁性層、第１非磁性材料層、固定磁性層が積層されて形成されているトップスピンバルブ型の磁気検出素子として構成することや、前記多層膜は下から順に、固定磁性層、第１非磁性材料層、フリー磁性層が積層されて形成されているボトムスピンバルブ型の磁気検出素子として構成することができる。
また本発明の磁気検出素子の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものである。
（ａ）基板上に、下から順にフリー磁性層と第１非磁性材料層と第１固定磁性層が積層された多層膜を形成し、この多層膜の上に第１保護層を形成する工程と、
（ｂ）前記第１保護層および前記多層膜の両側方を削る工程と、
（ｃ）前記第１保護層および前記多層膜の前記両側方に、硬磁性層と、トラック幅方向に間隔を空けて対向する一対の第１反強磁性層と、前記第１固定磁性層と同じ材料からなる第２固定磁性層と、第２保護層とを形成する工程と、
（ｄ）前記第１保護層および第２保護層を全部削り取った後、前記第１固定磁性層および前記第２固定磁性層を途中まで削って上面を露出する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程で露出した前記第１固定磁性層および前記第２固定磁性層の上面に前記第１固定磁性層および前記第２固定磁性層を付け足した後、前記第１固定磁性層および前記第２固定磁性層の上に、トラック幅方向に間隔を空けて対向する第２反強磁性層を形成し、前記第２反強磁性層を前記多層膜の両側方に残る状態に削る工程。
この場合、前記（ａ）工程で、前記第１固定磁性層を、単位面積当たりの磁気モーメントの大きさが異なる第２磁性材料層と第１磁性材料層とを、第１非磁性中間層を介して積層して形成し、
前記（ｃ）工程で、前記第２固定磁性層を、単位面積当たりの磁気モーメントの大きさが異なる第４磁性材料層と第３磁性材料層とを、第２非磁性中間層を介して積層して形成するものとして構成できる。
この場合、前記（ｃ）工程で前記第２固定磁性層を前記第１固定磁性層と同じ高さ位置に形成し、前記（ｅ）工程で前記第２固定磁性層の上面が前記第１固定磁性層の上面と同じ高さ位置になるように付け足すことが好ましい。
また、前記（ｄ）工程で前記第１磁性材料層および前記第３磁性材料層を途中まで削り、前記第１磁性材料層と前記第３磁性材料層の上面を露出し、前記（ｅ）工程で前記第１磁性材料層および第３磁性材料層の上面に、前記第１磁性材料層および前記第３磁性材料層を付け足すものとして構成できる。
また、前記（ａ）工程で前記第１固定磁性層を途中まで形成し、前記（ｃ）工程で前記第２固定磁性層を途中まで形成し、前記（ｅ）工程で残りの前記第１固定磁性層および第２固定磁性層を付け足す工程を有するものとして構成できる。
また、前記（ａ）工程で前記第２磁性材料層まで形成した後、この第２磁性材料層の上に前記第１保護層を形成し、前記（ｃ）工程で前記第４磁性材料層まで形成した後、この第４材料層の上に前記第２保護層を形成し、
前記（ｄ）工程で前記第２磁性材料層および第４磁性材料層を途中まで削り、前記第２磁性材料層および前記第４磁性材料層の上面を露出し、前記（ｅ）工程で前記第２磁性材料層および前記第４磁性材料層の上面に、前記第２磁性材料層および前記第４磁性材料層を付け足すものとして構成できる。
さらには、前記（ａ）工程で前記第１非磁性中間層まで形成し、前記（ｃ）工程で前記第２非磁性中間層まで形成し、
前記（ｄ）工程の代わりに、
（ｇ）前記第１非磁性中間層および第２非磁性中間層の上面に低エネルギーイオンミリング処理を施す工程を有し、
前記（ｅ）工程で前記第１非磁性中間層および第２非磁性中間層の上面に、前記第１磁性材料層および前記第３磁性材料層を付け足すものとして構成できる。
または本発明の磁気検出素子の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものである。
（ｈ）基板上に、トラック幅方向に間隔を空けて対向する一対の第１反強磁性層を形成した後、前記反強磁性層の上に保護層を形成する工程と、
（ｉ）前記保護層を除去した後、前記第１反強磁性層の上に第１固定磁性層および第２固定磁性層と第２反強磁性層を形成する工程と、
（ｊ）前記第２反強磁性層をトラック幅方向に間隔を空けて残して中央部を除去するとともに、前記第１固定磁性層および第２固定磁性層を途中まで除去して露出させる工程と、
（ｋ）露出した前記第１固定磁性層および第２固定磁性層の上に、さらに第１固定磁性層および第２固定磁性層を付け足した後、下から順に第１非磁性材料層とフリー磁性層とを積層して多層膜を形成する工程。
この場合、前記（ｉ）工程で、前記第１固定磁性層を、単位面積当たりの磁気モーメントの大きさが異なる第２磁性材料層と第１磁性材料層とを、第１非磁性中間層を介して積層して形成する工程を有するものとして構成できる。
また、前記（ｉ）工程で、前記第２固定磁性層を、単位面積当たりの磁気モーメントの大きさが異なる第４磁性材料層と第３磁性材料層とを、第２非磁性中間層を介して積層して形成する工程を有するものとして構成できる。
この場合、前記（ｋ）工程で、前記第２固定磁性層の上面が前記第１固定磁性層の上面と同じ高さ位置になるように付け足すことが好ましい。
本発明の効果として、少なくとも一部が固定磁性層と連続して一体的に形成された磁性材料層が、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層を含む多層膜の両側方に形成されている。この磁性材料層の下には第１反強磁性層が形成され、磁性材料層の上には第２反強磁性層が形成されている。したがって、前記固定磁性層は上下方向において、これら２つの反強磁性層との間で、交換結合を生じている。そして、上下方向に設けられた２つの反強磁性層との間に生じた交換結合によって、磁性材料層の磁化固定力が磁気検出素子の中央部に位置するトラック幅領域に伝わり、前記トラック幅領域内における前記固定磁性層の磁化固定がなされる。
そのため、本願発明の磁気検出素子では、２つの反強磁性層との間の交換結合によって磁化固定されることから、従来のように上下方向において１つの反強磁性との交換結合による磁化固定の場合と比較して、磁化の固定力を強くすることができる。
したがって、トラック幅領域における固定磁性層の固定力を強化して磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の増大を図ることができ、再生出力の向上を図ることができる。
図１は、本発明における第１の実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお、図１ではＸ方向に延びる素子の中央部分のみを破断して示している。
図１に示す磁気検出素子は、記録媒体に記録された外部信号を再生するためのＭＲヘッドである。記録媒体との対向面は、例えば磁気検出素子の構成する薄膜の膜面に垂直で、且つ磁気検出素子のフリー磁性層の外部磁界が印加されていないときの磁化方向と平行な平面である。図１では、記録媒体との対向面はＸ−Ｚ平面に平行な平面である。
なお、前記磁気検出素子が浮上式の磁気ヘッドに用いられる場合、記録媒体との対向面とは、いわゆるＡＢＳ面のことである。
また前記磁気検出素子は、例えばアルミナ−チタンカーバイト（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）で形成されたスライダのトレーリング端面上に形成される。スライダは、記録媒体との対向面と逆面側で、ステンレス材などによる弾性変形可能な支持部材と接合され、磁気ヘッド装置が構成される。
なお、トラック幅方向とは、外部磁界によって磁化方向が変動する領域の幅方向のことであり、例えば、前記フリー磁性層の外部磁界が印加されていないときの磁化方向、すなわち図示Ｘ方向である。
なお、記録媒体は磁気検出素子の記録媒体との対向面に対向しており、図示Ｚ方向に移動する。この記録媒体からの洩れ磁界方向は図示Ｙ方向である。
図１に示された磁気検出素子は、いわゆるリセスド−スピンバルブ型磁気検出素子と呼ばれるものであり、前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ領域Ｃには、反強磁性層が設けられておらず、反強磁性層は前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ領域の両側方領域Ｓに設けられている。そして、前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗの両側方領域Ｓにおけるこの反強磁性層との固定磁性層との交換結合によって、固定磁性層の磁化が所定の方向に固定され、この磁化の固定力が前記固定磁性層の前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ内まで伝わって、前記前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ内における固定磁性層の磁化が固定されるものである。
図１に示す磁気検出素子１００は、図示しない基板上に下部シールド層１０１が形成され、この下部シールド層１０１の表面にトラック幅方向に間隔を開けて一対の凹部１０１ａ，１０１ａが形成されており、凹部１０１ａ，１０１ａに挟まれた凸部１０１ｂの上面１０１ｂ１上に下部ギャップ層１０２及びシード層１０３が積層されている。
前記シード層１０３上には、下から順に、フリー磁性層１０４、非磁性材料層１０５、第１固定磁性層１０６からなる多層膜Ｔ１が積層されている。
前記第１固定磁性層１０６は、第２磁性材料層１０６ａ、第１非磁性中間層１０６ｂ、第１磁性材料層１０６ｃからなるシンセティックフェリピンド型の構造で形成されている。
前記多層膜Ｔ１の両側方で、前記凹部１０１ａ，１０１ａ内には、前記凹部１０１ａ，１０１ａの底面１０１ａ１，１０１ａ１から側面１０１ａ２，１０１ａ２にかけて、絶縁層１０７，１０７が形成されている。前記絶縁層１０７，１０７の上面１０７ａ，１０７ａは、前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの膜厚方向（図示Ｚ方向）における中間部に位置している。
前記凹部１０１ａ，１０１ａ内であって、前記絶縁層１０７，１０７上に硬磁性層１０８，１０８が形成されている。トラック幅方向（図示Ｘ方向）の前記硬磁性層１０８，１０８間の最小距離が、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗとなる。
前記硬磁性層１０８，１０８上には、第２非磁性材料層１０９，１０９およびシード層１１０，１１０を介して、一対の第１反強磁性層１１１，１１１が積層されている。前記第２非磁性材料層１０９，１０９は前記硬磁性層１０８，１０８と後記する第１反強磁性層１１１，１１１とを磁気的に遮断するためのものであり、Ｔａなどで形成される。また、前記シード層１１０，１１０は前記第１反強磁性層１１１，１１１の結晶配向を整えるためのもので、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ、Ｃｒなどからなる。
図１に示されるように、第１反強磁性層１１１，１１１はトラック幅方向に間隔Ｗ２を空けて形成されている。
前記第１反強磁性層１１１，１１１の上には前記第１固定磁性層１０６と同じ材料からなる第２固定磁性層１１２，１１２が形成されている。この第２固定磁性層１１２，１１２は、前記第１固定磁性層１０６と同様に、第４磁性材料層１１２ａ、第２非磁性中間層１１２ｂ、第３磁性材料層１１２ｃからなるシンセティックフェリピンド型の構造で形成されている。
この第２固定磁性層１１２と前記第１固定磁性層１０６とで、本願発明の固定磁性層１２１を構成する。すなわち、本願発明の固定磁性層１２１は、前記多層膜Ｔ１内に位置する第１固定磁性層１０６と、前記多層膜Ｔ１の両側方部に位置する延出部１２１ａ，１２１ａである前記第２固定磁性層１１２，１１２とで構成されている。
図２は図１の部分拡大図である。図２に示すように、本明細書において、前記「第２固定磁性層１１２，１１２」とは、前記多層膜Ｔ１の両側方に形成された前記凹部１１０ａ，１１０ａの前記側面１０１ａ２、およびこの側面１０１ａ２，１０１ａ２を膜厚方向（図示Ｚ方向）へ延長した仮想面II，IIよりも側方部（図示中心線Ｏ−Ｏ線と離れる方向）に位置する部分を意味する。また、前記第１固定磁性層１０６とは、前記側面１０２ａ，１０２ａ、および前記仮想面II，IIよりも中央部（図示中心線Ｏ−Ｏ線方向の部分）に位置する部分を意味する。
前記第２固定磁性層１１２，１１２を構成する前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃと、前記第１固定磁性層１０６を構成する第１磁性材料層１０６ｃとは、前記仮想面II，IIを介して連続して一体的に形成されている。
図１に示すように、前記第２磁性材料層１０６ａの下面１３２ｂと上面１３２ａ、および前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａの下面１４２ｂと上面１４２ａとは、それぞれ同じ高さ位置に形成されている。
また図１に示すように、前記第１非磁性中間層１０６ｂの下面１３１ｂと下面１３２ａ、および前記第２非磁性中間層１１２ｂの下面１４１ｂと上面１４１ａとも、それぞれ同じ高さ位置に形成されている。
さらに、前記第１磁性材料層１０６ｃの下面１３０ｂと上面１３０ａ、および前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの下面１４０ｂと上面１４０ａとも、それぞれ同じ高さ位置に形成されている。
すなわち、前記第１固定磁性層１０６と前記第２固定磁性層１１２，１１２とは、同じ高さ位置に形成されている。
前記第２固定磁性層１１２，１１２の上には、トラック幅方向に間隔Ｗ３を空けて一対の第２反強磁性層１１３，１１３が形成されている。
前記第２反強磁性層１１３，１１３の上には、ストッパ層１１４，１１４が形成され、さらに前記ストッパ層１１４，１１４の上に保護層１１５，１１５が形成されている。そして、この保護層１１５，１１５の上に電極層１１６，１１６がトラック幅方向に間隔を空けて形成され、前記電極層１１６，１１６の上に保護層１１７，１１７が形成されている。
そして、前記電極層１１６，１１６上、および前記保護層１１７，１１７上には、上部ギャップ層および上部シールド層が積層されている（図示せず）。
次に、前記磁気検出素子１００を構成する前記各要素の材質について説明する。
前記下部シールド層１０１および上部シールド層は、ＮｉＦｅなどの磁性材料からなり、前記下部ギャップ層１０２及び上部ギャップ層はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）またはＳｉＯ2などの絶縁性材料から形成されている。
前記シード層１０３は、結晶構造がｂｃｃ（体心立方格子）構造の非磁性材料、例えばＣｒまたはｆｃｃ（面心立方格子）構造のＮｉＦｅＣｒ合金、または非晶質に近い構造のＴａによって形成される。このシード層１０３によって、その上に積層される前記フリー磁性層１０４の結晶配向を整え、前記フリー磁性層１０４の軟磁気特性を向上させるとともに比抵抗を低下させることができる。
前記フリー磁性層１０４は、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＮｉＦｅ合金またはＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金により形成されることが好ましい。前記フリー磁性層１０４の膜厚は３０Å〜５０Å程度で形成されることが好ましい。またフリー磁性層１０４にＣｏＦｅ合金が使用されるときの組成比は、例えばＣｏが９０ａｔ％、Ｆｅが１０ａｔ％である。
前記第１非磁性材料層１０５は、前記第１固定磁性層１０６と前記フリー磁性層１０４との磁気的な結合を防止し、またセンス電流が主に流れる層であり、Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇなど導電性を有する非磁性材料により形成されることが好ましい。特にＣｕによって形成されることが好ましい。前記第１非磁性材料層１０５は１８〜３０Å程度の膜厚で形成される。
前記第１固定磁性層１０６を構成する前記第１磁性材料層１０６ｃ、および第２固定磁性層１０６ａは、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＣｏＦｅ合金またはＣｏにより形成されることが好ましい。また、第１磁性材料層１０６ｃ及び第２磁性材料層１０６ａは同一の材料で形成されることが好ましい。
また、前記第１非磁性中間層１０６ｂは、非磁性材料により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成されている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。
第１磁性材料層１０６ｃおよび前記第２磁性材料層１０６ａは、それぞれ１０〜７０Å程度の膜厚で形成される。また非磁性中間層３０ｂの膜厚は３Å〜１０Å程度の膜厚で形成される。
また、第１磁性材料層１０６ｃと第２磁性材料層１０６ａは磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ；飽和磁化と膜厚の積）が異なっており、第１磁性材料層１０６ｃ、第１非磁性中間層１０６ｂ、第２磁性材料層１０６ａの３層が、一つの固定磁性層１０６として機能する。
なお前記第１固定磁性層１０６は、上記したいずれかの磁性材料を使用した１層構造あるいは上記したいずれかの磁性材料からなる層とＣｏ層などの拡散防止層の２層構造で形成されていても良い。
前記第２固定磁性層１１２も、前記第１固定磁性層１０６と同じ材質および同じ構造で形成される。
前記硬磁性層１０８，１０８はＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＮｉＦｅ合金またはＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金により形成されることが好ましい。この硬磁性層１０８，１０８の膜厚は１００Å〜２００Åで形成することができ、例えば１５０Åである。
前記第１反強磁性層１１１，１１１および第２反強磁性層１１３，１１３は、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１または２種以上の元素である）合金で形成する。
これらの合金は、成膜直後の状態では、不規則系の面心立方構造（ｆｃｃ）であるが、熱処理によってＣｕＡｕI型の規則型の面心正方構造（ｆｃｔ）に構造変態する。
前記第１反強磁性層１１１，１１１およｂ前記第２反強磁性層１１３，１１３の膜厚は８０〜３００Åであり、例えば前記第１反強磁性層１１１，１１１の膜厚は１００Å、前記第２反強磁性層１１３，１１３の膜厚は１６０Åである。
なお本発明では、前記第１反強磁性層１１１，１１１と前記第２反強磁性層１１，１１３を同じ組成比の前記ＰｔＭｎ合金、前記Ｘ―Ｍｎ合金、あるいは前記Ｐｔ―Ｍｎ―Ｘ′合金で形成しても、前記フリー磁性層１０４と、前記第１固定磁性層１０６および前記第２固定磁性層１１２の磁化方向を直交化することができる。
前記ストッパ層１１４，１１４はＣｒなどによって形成ことができ、このストッパ層１１４，１１４の上に形成される前記保護層１１５，１１５はＴａなどの非磁性材料で形成することができる。
前記電極層１１６，１１６は、Ａｕ，Ｗ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｕなどを材料として形成することができる。この電極層１１６，１１６の膜厚は
５０Å〜３００Åであり、例えば２００Åである。この電極層１１６，１１６の上に形成される前記保護層１１７，１１７は、Ｔａなどの非磁性材料によって形成される。
図１に示すように、前記第２固定磁性層１０６ｃの下方（図示Ｚ方向と反対方向）には前記第１反強磁性層１１１，１１１が形成されており、前記第２磁性材料層１０６ａが前記第１反強磁性層１１１，１１１と接して形成されている。そして、磁場中アニールが施されることにより、第２磁性材料層１０６ａと前記第１反強磁性層１１１，１１１との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、前記第２磁性材料層１０６ａの磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。
一方、前記第２固定磁性層１１２の上方（図示Ｚ方向）には前記第２反強磁性層１１３，１１３が形成されており、前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃが前記第２反強磁性層１１３，１１３と接して形成されている。そして、磁場中アニールが施されることにより、第３磁性材料層１１２ｃと前記第２反強磁性層１１３，１１３との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、前記第３磁性材料層１１２ｃの磁化方向が図示Ｙ方向と反平行方向に固定される。
この場合、前記第４磁性材料層１１２ａの単位面積当たりの磁気モーメントが前記第３磁性材料層１１２ｃの単位面積当たりの磁気モーメントよりも大きい場合には、前記第２固定磁性層１１２，１１２の全体での磁化方向は、図示Ｙ方向に固定されることになる。これと逆に、前記第４磁性材料層１１２ａの単位面積当たりの磁気モーメントが前記第３磁性材料層１１２ｃの単位面積当たりの磁気モーメントよりも小さい場合には、前記第２固定磁性層１１２，１１２の全体での磁化方向は、図示Ｙ方向と反平行に固定されることになる。なお、本明細書では、前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化方向が図示Ｙ方向に固定されている場合を例にして説明する。
前記磁気検出素子１００では、前記第１固定磁性層１０６、および前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化方向が、適正に図示Ｙ方向に平行な方向に固定されている。しかも前記フリー磁性層１０４の磁化が前記硬磁性層１０８，１０８からのバイアス磁界によって図示Ｘ方向に揃えられて単磁区化されており、前記第１固定磁性層１０６と前記フリー磁性層１０４の磁化が交差し、好ましくは直交している。記録媒体からの洩れ磁界が前記磁気検出素子１００の図示Ｙ方向に侵入し、前記フリー磁性層１０４の光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ領域Ｃにおける磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、前記第１固定磁性層１０６の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化または電流変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
ただし、電気抵抗値の変化（出力）に直接寄与するのは第２固定磁性層１０６ａの磁化方向とフリー磁性層１０４の磁化方向の相対角であり、これらの相対角が検出電流が通電されている状態かつ信号磁界が印加されていない状態で直交していることが好ましい。
前記第２固定磁性層１１２を構成する前記第４磁性材料層１１２ａと前記第３磁性材料層１１２ｃの磁化方向が、反平行となるフェリ磁性状態になっていると、第４磁性材料層１１２ａと第３磁性材料層１１２ｃとが互いに他方の磁化方向を固定し合うので、全体として前記第２固定磁性層１１２の磁化方向を一定方向に強力に固定することができる。
しかも本願発明の前記磁気検出素子１００では、前記第２固定磁性層１１２，１１２の下方では前記第１反強磁性層１１１，１１１との交換結合で磁化固定され、前記第２固定磁性層１１２，１１２の上方では前記第２反強磁性層１１３，１１３との交換結合で磁化固定されている。すなわち、前記第２固定磁性層１１２，１１２は上下方向の双方から磁化固定に寄与する力が与えられているため、前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化固定を強固にすることができる。
前記したように、本発明の磁気検出素子１００では、前記第２固定磁性層１１２，１１２を構成する前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃと、前記第１固定磁性層１０６を構成する第１磁性材料層１０６ｃとは、ともに前記仮想面II，IIを介して連続して一体的に形成されている。したがって、前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化固定力は、前記仮想面II，IIを介して前記第１固定磁性層１０６に伝達される。特に、前記したように、前記第１固定磁性層１０６と前記第２固定磁性層１１２，１１２とは、同じ高さ位置に形成されているため、前記第２固定磁性層１１２，１１２に生じた磁化固定力が前記第１固定磁性層１０６に伝達され易い。
例えば従来の磁気検出素子のように、前記第２固定磁性層１１２，１１２の下方向、または上方向のどちらか一方のみに反強磁性層が設けられている構造の場合には、第２固定磁性層１１２，１１２に対して与えられる磁化固定に寄与する力は下方向または上方向のうちの１つの方向からのみであるため、前記第２固定磁性層１１２，１１２に発生する磁化固定力は弱く、第２固定磁性層１１２，１１２から第１固定磁性層１０６に磁化固定力が伝達した場合には、更に第１固定磁性層１０６における磁化固定力は弱まることになる。そのため、磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が小さく、再生出力の向上を図ることができない。
しかし本願発明の前記磁気検出素子１００では、前記したように上下方向の２つの方向から磁化固定に寄与する力が働くため、前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化固定力を大きくすることが可能となっている。そのため、磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくでき、再生出力の向上を図ることが可能となる。
また、前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ領域Ｃにおける前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化固定力を強くするために、前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ領域Ｃに反強磁性層を設けなくても良いため、前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ領域での実効的な厚さ寸法（図示Ｚ方向の寸法）を小さくでき、位置分解能の向上によって高記録密度化に適切に対応することが可能となる。
また、前記磁気検出素子１００では、前記第１の反強磁性層１１１，１１１間の間隔Ｗ２が、前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗと同じ間隔である。したがって、後記する製造方法の説明で記載するように、前記第１反強磁性層１１１，１１１を前記硬磁性層１０８，１０８と同じ製造工程で形成できることとなり、製造の容易化とともに、前記硬磁性層１０８，１０８間の間隔で規定される前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗの間隔と精度良く合わせることが可能となる。
また、前記硬磁性層１０８，１０８と前記第２固定磁性層１１２，１１２との間には、前記第１反強磁性層１１１，１１１が形成されているため、前記硬磁性層１０８，１０８と前記第２固定磁性層１１２，１１２との静磁結合を抑制でき、前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化方向が前記硬磁性層１０８，１０８の静磁界によって回転することを抑制することも可能となる。
なお、図１では、前記硬磁性層１０８，１０８が埋め込まれるのは前記下部シールド層１０１に形成された凹部１０１ａ，１０１ａである。ただし、本発明では、下部シールド層１０１の表面に凹部１０１ａ，１０１ａが形成されず、前記下部ギャップ層１０２が前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗの両側方領域Ｓまで延ばされて、前記下部ギャップ層１０２の両側方の表面に前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ方向に間隔を空けて一対の凹部が形成されて、この凹部内に前記硬磁性層１０８，１０８が形成された構造としても良い。
図３は、本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子２００を記録媒体との対向面側から見た部分断面図であり、図１に相当する図である。
図３に示す磁気検出素子２００は、図１に示した前記磁気検出素子１００とほぼ同様の構造で形成されている。したがって、図３に磁気検出素子２００のうち、図１に示す磁気検出素子１００と同様の構成要素には同じ符号を付してその詳しい説明を省略し、図１に示した前記磁気検出素子１００と異なる部分を中心に説明する。
図４は図３の部分拡大図であり、図２に相当する図である。図３に示す磁気検出素子２００では、図４に示すように、絶縁層１０７，１０７の上面１０７ａ，１０７ａが、前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａの膜厚方向（図示Ｚ方向）における中間部に位置している。
図４に示すように前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａと第２磁性材料層１０６ｃ、前記第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂと前記第１非磁性中間層１０６ｂ、および前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃと前記第１磁性材料層１０６ｃとは、前記仮想面II，IIを介して連続して一体的に形成されている。
図３または図４に示す磁気検出素子２００も、前記第２固定磁性層１１２，１１２と前記第１固定磁性層１０６とが前記仮想面II，IIを介して連続して一体的に形成されているため、前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化固定力が前記仮想面II，IIを介して前記第１固定磁性層１０６に伝達される。
図５は、本発明の第３の実施の形態の磁気検出素子３００を記録媒体との対向面側から見た部分断面図であり、図１に相当する図である。
図５に示す磁気検出素子３００は、図１に示した前記磁気検出素子１００とほぼ同様の構造で形成されている。したがって、図５に磁気検出素子３００のうち、図１に示す磁気検出素子１００と同様の構成要素には同じ符号を付してその詳しい説明を省略し、図１に示した前記磁気検出素子１００と異なる部分を中心に説明する。
図６は図５の部分拡大図であり、図２に相当する図である。図５に示す磁気検出素子３００では、図６に示すように、絶縁層１０７，１０７の上面１０７ａ，１０７ａが、前記第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂの前記上面１４１ａ，１４１ａと同じ高さ位置にある。
図６に示すように前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃと前記第１磁性材料層１０６ｃとは、前記仮想面II，IIを介して連続して一体的に形成されている。
図５または図６に示す磁気検出素子３００も、前記第２固定磁性層１１２，１１２と前記第１固定磁性層１０６とが前記仮想面II，IIを介して連続して一体的に形成されているため、前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化固定力が前記仮想面II，IIを介して前記第１固定磁性層１０６に伝達される。
図７は本発明の第４の実施の形態の磁気検出素子４００を記録媒体との対向面側から見た部分断面図であり、図１に相当する図である。
図７に示す磁気検出素子４００は、図１に示した前記磁気検出素子１００とほぼ同様の構造で形成されている。したがって、図７に磁気検出素子４００のうち、図１に示す磁気検出素子１００と同様の構成要素には同じ符号を付してその詳しい説明を省略し、図１に示した前記磁気検出素子１００と異なる部分を中心に説明する。
図７に示す磁気検出素子４００では、前記第２固定磁性層１１２，１１２は、第３磁性材料層１１２ｃの１層のみで構成されており、その他は図１に示す磁気検出素子１００と同じ構成である。この磁気検出素子４００も、図１に示す前記磁気検出素子１００が奏する前記各特有の効果と同様の特有の効果を奏することができるものである。
図８は本発明の第５の実施の形態の磁気検出素子５００を記録媒体との対向面側から見た部分断面図であり、図１に相当する図である。
図８に示す磁気検出素子５００は、図１に示した前記磁気検出素子１００が有する構成要素とほぼ同様の構成要素を有して形成されている。したがって、図８に磁気検出素子５００のうち、図１に示す磁気検出素子１００と同様の構成要素には同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
図８に示す磁気検出素子５００は、フリー磁性層１０６が第１固定磁性層１０６、第２固定磁性層１１２の上に設けられているいわゆるボトムスピンバルブ型のＧＭＲ型磁気検出素子である。
図８に示す磁気検出素子５００は、下部シールド層１０１の表面にトラック幅方向に間隔を開けて一対の凹部１０１ａ，１０１ａが形成されており、凹部１０１ａ，１０１ａに挟まれた凸部１０１ｂの上面１０１ｂ１上に下部ギャップ層１０２及びシード層１０３が積層されている。
前記シード層１０３上には、下から順に、反強磁性層１１１、第１固定磁性層１０６、第１非磁性材料層１０５、フリー磁性層１０４、第３非磁性材料層１２０からなる多層膜Ｔ２が積層されている。
前記第１固定磁性層１０６は、第２磁性材料層１０６ａ、第１非磁性中間層１０６ｂ、第１磁性材料層１０６ｃからなるシンセティックフェリピンド型の構造で形成されている。
前記多層膜Ｔ２の両側方で、前記凹部１０１ａ，１０１ａ内には、前記凹部１０１ａ，１０１ａの底面１０１ａ１，１０１ａ１から側面１０１ａ２，１０１ａ２にかけて、シード層１１０，１１０が形成され、前記シード層１１０，１１０の上には、第１反強磁性層１１１，１１１が形成されている。
図８に示すように、前記反強磁性層１１１，１１１は、前記凹部１０１ａ，１０１ａ内から、前記凸部１０１ｂ上にかけて形成されている。
前記反強磁性層１１１，１１１の上には、ともにシンセティックフェリピンド型の第１固定磁性層１１６および第２固定磁性層１１２，１１２が形成されている。
ここで、前記多層膜Ｔ２の両側方に形成された前記凹部１１０ａ，１１０ａの前記側面１０１ａ２、およびこの側面１０１ａ２，１０１ａ２を膜厚方向（図示Ｚ方向）へ延長した仮想面II，IIよりも側方部（図示中心線Ｏ−Ｏ線と離れる方向）に位置する部分を意味する。また、前記第１固定磁性層１０６とは、前記側面１０２ａ，１０２ａ、および前記仮想面II，IIよりも中央部（図示中心線Ｏ−Ｏ線方向の部分）に位置する部分を意味する。
図８に示すように、この２つの固定磁性層１０６と１１２，１１２とは、前記仮想面II，IIを介して連続して一体的に形成されている。
前記第２固定磁性層１１２，１１２の上には、トラック幅方向に間隔Ｗ４を空けて一対の第２反強磁性層１１３，１１３が形成されている。
前記第２反強磁性層１１３，１１３の上には、第２非磁性材料層１０９，１０９および絶縁層１０７，１０７を介して、硬磁性層１０８，１０８が形成されている。トラック幅方向（図示Ｘ方向）の前記硬磁性層１０８，１０８間の最小距離が、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗとなる。
前記硬磁性層１０８，１０８の上には保護層１１５，１１５が形成され、この保護層１１５，１１５の上に電極層１１６，１１６がトラック幅方向に間隔を空けて形成され、前記電極層１１６，１１６の上に保護層１１７，１１７が形成されている。
前記磁気検出素子５００でも、前記第２固定磁性層１１２，１１２の下方では前記第１反強磁性層１１１，１１１との交換結合で磁化固定され、前記第２固定磁性層１１２，１１２の上方では前記第２反強磁性層１１３，１１３との交換結合で磁化固定されている。すなわち、前記第２固定磁性層１１２，１１２は上下方向の双方から磁化固定に寄与する力が与えられているため、前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化固定を強固にすることができる。
前記したように、本発明の磁気検出素子１００では、前記第２固定磁性層１１２，１１２と、前記第１固定磁性層１０６とは、ともに連続して一体的に形成されている。したがって、前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化固定力は、前記仮想面II，IIを介して前記第１固定磁性層１０６に伝達される。特に、前記したように、前記第１固定磁性層１０６と前記第２固定磁性層１１２，１１２とは、同じ高さ位置に形成されているため、前記第２固定磁性層１１２，１１２に生じた磁化固定力が前記第１固定磁性層１０６に伝達され易い。
例えば従来の磁気検出素子のように、前記第２固定磁性層１１２，１１２の下方向、または上方向のどちらか一方のみに反強磁性層が設けられている構造の場合には、第２固定磁性層１１２，１１２に対して与えられる磁化固定に寄与する力は下方向または上方向のうちの１つの方向からのみであるため、前記第２固定磁性層１１２，１１２に発生する磁化固定力は弱く、第２固定磁性層１１２，１１２から第１固定磁性層１０６に磁化固定力が伝達した場合には、更に第１固定磁性層１０６における磁化固定力は弱まることになる。そのため、磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が小さく、再生出力の向上を図ることができない。
しかし本願発明の前記磁気検出素子５００では、前記したように上下方向の２つの方向から磁化固定に寄与する力が働くため、前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化固定力を大きくすることが可能となっている。そのため、磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくでき、再生出力の向上を図ることが可能となる。
また、前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ領域Ｃにおける前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化固定力を強くするために、前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ領域Ｃに反強磁性層を設けなくても良いため、前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ領域での実効的な厚さ寸法（図示Ｚ方向の寸法）を小さくでき、位置分解能の向上によって高記録密度化に適切に対応することが可能となる。
また、前記硬磁性層１０８，１０８と前記第２固定磁性層１１２，１１２との間には、前記第２反強磁性層１１３，１１３が形成されているため、前記硬磁性層１０８，１０８と前記第２固定磁性層１１２，１１２との静磁結合を抑制でき、前記第２固定磁性層１１２，１１２の磁化方向が前記硬磁性層１０８，１０８の静磁界によって回転することを抑制することも可能となる。
また、図８に示した磁気検出素子５００は、前記第２固定磁性層１１２，１１２が３層構造のシンセティックフェリピンド型であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、図９に示す本発明の第６の実施例である磁気検出素子６００のように、前記第２固定磁性層１１２，１１２が、第３磁性材料層の１層のみで構成されたものであっても良い。なお、図９に磁気検出素子６００のうち、図８に示す磁気検出素子５００と同様の構成要素には同じ符号を付してその詳しい説明を省略している。
次に、前記図１および図２に示した前記磁気検出素子１００の製造方法について説明する。図１０から図１６は図１の磁気検出素子の製造工程を示す製造方法を示す工程図であり、各工程は記録媒体との対向面側から見た部分断面図で示されている。なお、図１２から図１６において、図１の各層と同一の符号を付けられた層は、同一の材料および膜厚で形成される。
図１０に示される工程では、図示しない基板上に下部シールド層１０１、下部ギャップ層１０２、シード層１０３、フリー磁性層１０４、第１非磁性材料層１０５、第１固定磁性層１０６をベタ膜状に成膜して多層膜Ｔ１を形成し、さらにこの多層膜Ｔ１の上に、Ｒｕなどからなる第１保護層１５０を成膜する。本願発明の固定磁性層１２１（図１参照）を構成する前記第１固定磁性層１０６は、下から第２磁性材料層１０６ａ、第１非磁性中間層１０６ｂ、第１磁性材料層１０６ｃを積層したシンセティックフェリピンド型の構造に形成する。この下部シールド層１０１から前記第１保護層１５０までの成膜は、連続成膜とすることが好ましい。
次に図１１に示すように、前記第１保護層１５０の上にリフトオフ用のレジストＲ１を形成し、イオンミリングなどの公知の方法によって、前記多層膜Ｔ１および前記第１保護層１５０を図１１に示される状態に削るとともに、前記多層膜Ｔ１の両側方であって前記下部シールド層１０１に、凹部１０１ａ，１０１ａを形成する。
次に図１２工程では、前記レジスト層Ｒ１を前記第１保護層１５０上に残したまま、前記凹部１０１ａ，１０１ａ内に絶縁層１０７，１０７、硬磁性層１０８，１０８、第２非磁性材料層１０９，１０９、シード層１１０，１１０、第１反強磁性層１１１，１１１、第２固定磁性層１１２，１１２、Ｒｕなどからなる第２保護層１５１をスパッタ法によって連続成膜する。前記第２固定磁性層１１２，１１２は本願発明の固定磁性層１２１（図１参照）の前記延出部１２１ａ，１２１ａを構成するものであり、下から第４磁性材料層１１２６ａ，１１２ａ、第２非磁性中間層１１２ｂ、第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを積層したシンセティックフェリピンド型の構造に形成する。
このとき、第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａの上面１４０ａ，１４０ａと下面１４０ｂ，１４０ｂは、前記第１固定磁性層１０６を構成する前記第２磁性材料層１０６ａの上面１３０ａと下面１３０ｂの高さ位置に合わせることが好ましい。また、第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂの上面１４１ａ，１４１ａと下面１４１ｂ，１４１ｂは、前記第１固定磁性層１０６を構成する前記第１非磁性中間層１０６ｂの上面１３１ａと下面１３１ｂの高さ位置に合わせることが好ましい。さらに、第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの下面１４２ｂ，１４２ｂは、前記第１固定磁性層１０６を構成する前記第１磁性材料層１０６ｃの下面１３２ｂの高さ位置に合わせることが好ましい。
スパッタ法としては、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、あるいはコリメーションスパッタ法など公知のいずれか１種以上を用いることができる。このとき、図１２に示すように、前記レジストＲ１上にも、絶縁層１０７，１０７と同じ材料層１６７、硬磁性層１０８，１０８と同じ材料層１６８、第２非磁性材料層１０９，１０９と同じ材料層１６９、シード層１１０，１１０と同じ材料層１７０、第１反強磁性層１１１，１１１と同じ材料層１７１、第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａと同じ材料層１７２ａ、第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂと同じ材料層１７２ｂ、第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃと同じ材料層１７２ｃ、第２保護層１５１と同じ材料層１７３が付着する。
この図１２に示す工程では、前記第１反強磁性層１１１，１１１を前記硬磁性層１０８，１０８と同じ製造工程で形成することができる。したがって、製造の容易化とともに、前記第１反強磁性層１１１，１１１間の間隔Ｗ２を、前記硬磁性層１０８，１０８間の間隔で規定される前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗの間隔と精度良く合わせることが可能となる。
次に図１３に示すように、前記レジスト層Ｒ１を除去する。次に、イオンビームエッチングやプラズマエッチングなどの公知の方法により、真空中で前記第１保護層１５０と前記第２保護層１５１を削って除去するとともに、前記第１磁性材料層１０６ｃと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを、図示Ｄ−Ｄ線まで削った後、図１４に示すように前記第１磁性材料層１６０ｃおよび前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃをさらに成膜して、前記第１磁性材料層１６０ｃおよび前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを付け足す。この前記第１保護層１５０と前記第２保護層１５１の除去から、前記第１磁性材料層１０６ｃと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの削り、および前記第１磁性材料層１６０ｃおよび前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの付け足しは、真空中で連続して行う。
このとき、第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの上面１４２ａ，１４２ａと下面１４２ｂ，１４２ｂは、前記第１固定磁性層１０６を構成する前記第１磁性材料層１０６ｃの上面１３２ａと下面１３２ｂの高さ位置に合わせることが好ましい。
図１４では、図１１で示す工程で成膜された部分（すなわち削り取っていない部分）の前記第１磁性材料層１０６ｃをＢ１で示し（図示破線の下方部分）、前記付け足された部分の前記第１磁性材料層１６０ｃをＰ１で表している（図示破線の上方部分）。また、図１２で示す工程で成膜された部分（すなわち削り取っていない部分）の前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃをＢ２で示し（図示破線の下方部分）、前記付け足された前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃをＰ２で表している（図示破線の上方部分）。
その後連続して、図１５に示すように、前記Ｐ１の上面Ｐ１ａ、および前記Ｐ２の上面Ｐ２ａに、第２反強磁性層１１３、ストッパ層１１４、保護層１１５、電極層１１６、および保護層１１７をベタ膜状に成膜する。
ここで、前記第１保護層１５０、および第２保護層１５１，１５１は、図１０に示す工程の後、図１３に示す工程までの間に、図１０に示す工程で形成した前記第１磁性材料層１６ｃを大気による暴露から保護する機能を有するものである。また、図１３に示す工程で、前記第１磁性材料層１０６ｃ、および前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを削るのは、前記第１磁性材料層１０６ｃ、および第２磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを削ることにより、前記Ｂ１およびＢ２の表面を活性化させ、図１３に示す工程で前記Ｐ１およびＰ２を一体的に成膜させるためである。また、前記第１保護層１５０と前記第２保護層１５１の除去から、前記第１磁性材料層１０６ｃと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの削り、および前記第１磁性材料層１６０ｃおよび前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの付け足しを、真空中で連続して行うことにより、前記Ｂ１，Ｂ２とＰ１，Ｐ２とを一体的な第１磁性材料層１０６ｃ、または第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃとして形成することが可能となる。
なお図１４では、説明を分かり易くするために前記Ｂ１とＰ１との境界を破線で表しているが、実際には前記Ｂ１とＰ１とは一体と化しており、これらＢ１とＰ１の双方で、前記第１磁性材料層１０６ｃを構成する。同様に、前記Ｂ２，Ｂ２とＰ２，Ｐ２との境界を破線で表しているが、実際には前記Ｂ２，Ｂ２とＰ２，Ｐ２とは一体と化しており、これらＢ２，Ｂ２とＰ２，Ｐ２の双方で、前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを構成する。
このようにして、第２磁性材料層１０６ａ、第１非磁性中間層１０６ｂ、第１磁性材料層１０６ｃからなるシンセティックフェリピンド型の第１固定磁性層１０６が形成される。また、第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａ、第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂ、第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃからなるシンセティックフェリピンド型の第２固定磁性層１１２，１１２が形成される。
その後、磁場中アニールを施し、前記第１の反強磁性層１１１，１１１、前記第２の反強磁性層１１３，１１３と前記第２固定磁性層１１２，１１２との間に交換結合磁界を発生させて、第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａの磁化を図示Ｙ方向に固定する。
次に、図１５に示すように前記保護層１１７の上に、図示Ｘ方向に所定間隔を空けて一対のマスク層１６０，１６０を形成し、前記マスク層１６０，１６０間の間隔１６０ａ内から露出する前記保護層１１７、前記電極層１１６および前記保護層１１５をリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）で除去する。エッチングガスとして、ＣＦ4やＣ3Ｆ8あるいはＡｒとＣＦ4の混合ガス、またはＣ3Ｆ8とＡｒとの混合ガスを使用する。そうすると前記電極層１１６，１１６は磁気検出素子１００のトラック幅方向における両側端部にのみ残され、前記電極層１１６，１１６は光学的トラック幅方向に所定の間隔を空けて形成される。前記ＲＩＥ工程はストッパ層１１４が露出すると終了される。
その後、露出した前記ストッパ層１１４、および前記第１の反強磁性層１１１をイオンミリングで除去して、図１６に示す状態とする。このイオンミリング時の削り込み量はＳＩＭＳ分析計によって制御することが可能である。前記第３磁性材料層１１２ｃが露出した瞬間にイオンミリングを止める。なおこのイオンミリング工程で前記マスク層１１４も削られる。
このようにして、前記磁気検出素子１００が製造される。
図３に示す磁気検出素子２００の製造方法を以下に説明する。各工程は記録媒体との対向面側から見た部分断面図で示されている。なお、図１７から図２１において、図３の各層と同一の符号を付けられた層は、同一の材料および膜厚で形成される。
図３に示す磁気検出素子２００の製造方法は、図１０ないし図１６に示す磁気検出素子１００の製造方法と似ており、前記磁気検出素子１００の製造工程である図１０に示される工程に替えて、図１７に示すように、図示しない基板上に下部シールド層１０１、下部ギャップ層１０２、シード層１０３、フリー磁性層１０４、第１非磁性材料層１０５、および第１固定磁性層１０６を構成する第２磁性材料層１０６ａからなる積層体Ｓ１を成膜し、さらに前記第２磁性材料層１０６ｃの上に、Ｒｕなどからなる前記第１保護層１５０を成膜する。なお、この下部シールド層１０１から前記第１保護層１５０までは連続して成膜する。
次に、図１８に示すように、前記第１保護層１５０の上にリフトオフ用のレジストＲ２を形成し、イオンミリングなどの公知の方法によって、前記積層体Ｓ１および前記第１保護層１５０を図１８に示される状態に削るとともに、前記積層体Ｓ１の両側方であって前記下部シールド層１０１に、凹部１０１ａ，１０１ａを形成する。
次に図１９に示す工程では、前記レジスト層Ｒ２を前記第１保護層１５０上に残したまま、前記凹部１０１ａ，１０１ａ内に絶縁層１０７，１０７、硬磁性層１０８，１０８、第２非磁性材料層１０９，１０９、シード層１１０，１１０、第１反強磁性層１１１，１１１、第２固定磁性層１１２を構成する第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａ、およびＲｕなどからなる第２保護層１５１をスパッタ法によって連続成膜する。
このとき、第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａの下面１４０ｂ，１４０ｂは、前記第１固定磁性層１０６を構成する前記第２磁性材料層１０６ａの下面１３０ｂの高さ位置に合わせることが好ましい。
スパッタ法としては、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、あるいはコリメーションスパッタ法など公知のいずれか１種以上を用いることができる。このとき、図１９に示すように、前記レジストＲ２上にも、絶縁層１０７，１０７と同じ材料層１６７、硬磁性層１０８，１０８と同じ材料層１６８、第２非磁性材料層１０９，１０９と同じ材料層１６９、シード層１１０，１１０と同じ材料層１７０、第１反強磁性層１１１，１１１と同じ材料層１７１、第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａと同じ材料層１７２ａ、および第２保護層１５１と同じ材料層１７３が付着する。
この図１９に示す工程では、前記第１反強磁性層１１１，１１１を前記硬磁性層１０８，１０８と同じ製造工程で形成することができる。したがって、製造の容易化とともに、前記第１反強磁性層１１１，１１１間の間隔Ｗ２を、前記硬磁性層１０８，１０８間の間隔で規定される前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗの間隔と精度良く合わせることが可能となる。
次に図２０に示すように、前記レジスト層Ｒ２を除去する。次に、イオンビームエッチングやプラズマエッチングなどの公知の方法により、真空中で前記第１保護層１５０と前記第２保護層１５１を削って除去するとともに、前記第２磁性材料層１０６ａと前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａを、図示Ｄ−Ｄ線まで削った後、図２１に示すように前記第２磁性材料層１０６ａおよび前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａをさらに成膜して、前記第２磁性材料層１０６ａおよび前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａを付け足す。この前記第１保護層１５０と前記第２保護層１５１の除去から、前記第２磁性材料層１０６ａと前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａの削り、および前記第２磁性材料層１６０ａおよび前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａの付け足しは、真空中で連続して行う。
図２１では、図１８で示す工程で成膜された部分（すなわち削り取っていない部分）の前記第２磁性材料層１０６ａをＢ３で示し（図示破線の下方部分）、前記付け足された部分の前記第２磁性材料層１６０ａをＰ３で表している（図示破線の上方部分）。また、図６で示す工程で成膜された部分（すなわち削り取っていない部分）の前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａをＢ４で示し（図示破線の下方部分）、前記付け足された前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａをＰ４で表している（図示破線の上方部分）。
その後連続して、図２１に示すように、前記Ｐ３の上面Ｐ３ａ、および前記Ｐ４の上面Ｐ４ａに、第１非磁性中間層１０６ｂおよび第２非磁性中間層１１２ｂ、第１磁性材料層１０６ｃおよび第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃ、第２反強磁性層１１３、ストッパ層１１４、保護層１１５、電極層１１６、および保護層１１７をベタ膜状に成膜する。
このとき、第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａの上面１４０ａ，１４０ａは、前記第１固定磁性層１０６を構成する前記第２磁性材料層１０６ａの上面１３０ａの高さ位置に合わせることが好ましい。また、第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂの上面１４１ａ，１４１ａと下面１４１ｂ，１４１ｂは、前記第１固定磁性層１０６を構成する前記第１非磁性中間層１０６ｂの上面１３１ａと下面１３１ｂの高さ位置に合わせることが好ましい。さらに、第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの上面１４２ａ，１４２ａと下面１４２ｂ，１４２ｂは、前記第１固定磁性層１０６を構成する前記第１磁性材料層１０６ｃの上面１３２ａと下面１３２ｂの高さ位置に合わせることが好ましい。
ここで、前記第１保護層１５０、および第２保護層１５１，１５１は、図１７に示す工程の後、図２０に示す工程までの間に、図１７に示す工程で形成した前記第１磁性材料層１６ｃを大気による暴露から保護する機能を有するものである。また、図２０に示す工程で、前記第２磁性材料層１０６ａ、および前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａを削るのは、前記第２磁性材料層１０６ａ、および第２磁性材料層１１２ａ，１１２ａを削ることにより、前記Ｂ３およびＢ４の表面を活性化させ、図２０に示す工程で前記Ｐ３およびＰ４を一体的に成膜させるためである。また、前記第１保護層１５０と前記第２保護層１５１の除去から、前記第２磁性材料層１０６ａと前記第３磁性材料層１１２ａ，１１２ａの削り、および前記第２磁性材料層１６０ａおよび前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａの付け足しを、真空中で連続して行うことにより、前記Ｂ３，Ｂ４とＰ３，Ｐ４とを一体的な第２磁性材料層１０６ａ、または第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａとして形成することが可能となる。
このようにして、第２磁性材料層１０６ａ、第１非磁性中間層１０６ｂ、第１磁性材料層１０６ｃからなるシンセティックフェリピンド型の第１固定磁性層１０６が形成される。また、第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａ、第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂ、第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃからなるシンセティックフェリピンド型の第２固定磁性層１１２，１１２が形成される。
なお図２１では、説明を分かり易くするために前記Ｂ３とＰ３との境界を破線で表しているが、実際には前記Ｂ３とＰ３とは一体と化しており、これらＢ３とＰ３の双方で、前記第２磁性材料層１０６ａを構成する。同様に、前記Ｂ４，Ｂ４とＰ４，Ｐ４との境界を破線で表しているが、実際には前記Ｂ４，Ｂ４とＰ４，Ｐ４とは一体と化しており、これらＢ４，Ｂ４とＰ４，Ｐ４の双方で、前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａを構成する。
その後、磁場中アニールを施し、前記第１の反強磁性層１１１，１１１、前記第２の反強磁性層１１３，１１３と前記第２固定磁性層１１２，１１２との間に交換結合磁界を発生させて、第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａの磁化を図示Ｙ方向に固定する。
次に、前記磁気検出素子１００の製造工程を示す図１５工程と同様にして、前記保護層１１７、前記電極層１１６および前記保護層１１５をリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）で前記ストッパ層１１４を残して除去した後、露出した前記ストッパ層１１４、および前記第１の反強磁性層１１１をイオンミリングで除去し、図３に示す磁気検出素子２００が製造される。
次に、図５に示す磁気検出素子３００の製造方法を以下に説明する。各工程は記録媒体との対向面側から見た部分断面図で示されている。なお、図２２から図２４において、図５の各層と同一の符号を付けられた層は、同一の材料および膜厚で形成される。
図５に示す磁気検出素子３００の製造方法は、図１０ないし図１６に示す磁気検出素子１００の製造方法と似ており、前記磁気検出素子１００の製造工程である図１０に示される工程に替えて、図２２に示すように、図示しない基板上に下部シールド層１０１、下部ギャップ層１０２、シード層１０３、フリー磁性層１０４、第１非磁性材料層１０５、および第１固定磁性層１０６を構成する第２磁性材料層１０６ａと第１非磁性中間層１０６ｂからなる積層体Ｓ２を成膜する。なお、この積層体Ｓ２は連続して成膜する。
次に、図２３に示すように、前記第１非磁性中間層１０６ｂの上にリフトオフ用のレジストＲ３を形成し、イオンミリングなどの公知の方法によって、前記積層体Ｓ２を１９に示される状態に削るとともに、前記積層体Ｓ２の両側方であって前記下部シールド層１０１に、凹部１０１ａ，１０１ａを形成する。
次に図２４に示す工程では、前記レジスト層Ｒ２を前記第１非磁性中間層１０６ｂ上に残したまま、前記凹部１０１ａ，１０１ａ内に絶縁層１０７，１０７、硬磁性層１０８，１０８、第２非磁性材料層１０９，１０９、シード層１１０，１１０、第１反強磁性層１１１，１１１、第２固定磁性層１１２を構成する第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａ、および第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂをスパッタ法によって連続成膜する。
このとき、第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａの上面１４０ａ，１４０ａと下面１４０ｂ，１４０ｂは、前記第１固定磁性層１０６を構成する前記第２磁性材料層１０６ａの上面１３０ａと下面１３０ｂの高さ位置に合わせることが好ましい。また、第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂの上面１４１ａ，１４１ａと下面１４１ｂ，１４１ｂは、前記第１固定磁性層１０６を構成する前記第１非磁性中間層１０６ｂの上面１３１ａと下面１３１ｂの高さ位置に合わせることが好ましい。
スパッタ法としては、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、あるいはコリメーションスパッタ法など公知のいずれか１種以上を用いることができる。このとき、図１９に示すように、前記レジストＲ３上にも、絶縁層１０７，１０７と同じ材料層１６７、硬磁性層１０８，１０８と同じ材料層１６８、第２非磁性材料層１０９，１０９と同じ材料層１６９、シード層１１０，１１０と同じ材料層１７０、第１反強磁性層１１１，１１１と同じ材料層１７１、第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａと同じ材料層１７２ａ、および第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂと同じ材料層１７２ｂが付着する。
この図２４に示す工程では、前記第１反強磁性層１１１，１１１を前記硬磁性層１０８，１０８と同じ製造工程で形成することができる。したがって、製造の容易化とともに、前記第１反強磁性層１１１，１１１間の間隔Ｗ２を、前記硬磁性層１０８，１０８間の間隔で規定される前記光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗの間隔と精度良く合わせることが可能となる。
次に図２５に示すように、前記レジスト層Ｒ３を除去する。次に、図２２に示す工程から図２５に示す工程までの間に大気に暴露されたことによって前記第１非磁性中間層１０６ｂの表面に生じた酸化膜、および図２４から図２５に示す工程までの間に大気に暴露されたことによって生じた前記第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂの表面に生じた酸化膜や有機物のみを、低エネルギーのイオンミリングで除去する。
ここで「低エネルギーのイオンミリング」とは、プラズマ中のイオンを、加速電圧が０〜７５Ｖの範囲で加速したイオンミリングをいう。この場合、電子の運動エネルギーが６ｅＶ以下、あるいは電子が１０8個／ｃｍ3以下のプラズマを使用することが好ましい。なお、プラズマを生成するためのガスには、前記非磁性中間層１０６ｂの表面や前記第２非磁性中間層１１２ｂ、１１２ｂの表面の原子に対して、不活性な原子からなるガスを使用することが好ましい。
ここで、前記「低エネルギーのイオンミリング」ではないイオンミリングを行った場合には、前記第１非磁性中間層１０６ｂ、および第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂまでもが削られてしまい、再度前記第１非磁性中間層１０６ｂ、および第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂを付け足さなければならず、製造が煩雑になってしまう。
次に、図２６に示すように、前記第１非磁性中間層１０６ｂおよび前記第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂの上に、前記第１磁性材料層１０６ｃおよび前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを成膜する。前記第１非磁性中間１０６ｂと前記第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂの低エネルギーのイオンミリング処理から、前記第１磁性材料層１０６ｃと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの成膜は、真空中で連続して行う。
このとき、第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの上面１４２ａ，１４２ａと下面１４２ｂ，１４２ｂは、前記第１固定磁性層１０６を構成する前記第１磁性材料層１０６ｃの上面１３２ａと下面１３２ｂの高さ位置に合わせることが好ましい。
その後連続して、前記第１磁性材料層１０６ｃと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの上面に、第２反強磁性層１１３、ストッパ層１１４、保護層１１５、電極層１１６、および保護層１１７をベタ膜状に成膜する。
ここで、前記第１非磁性中間層１０６ｂおよび第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂはＲｕなどから形成されているため、前記第１固定磁性層１０６や第２固定磁性層１１２，１１２の非磁性中間層としての役割の他に、図１２に示す工程から図２５に示す工程までの間に、前記第２磁性材料層１０６ａや前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａが大気に暴露されることを防ぐ保護層としての役割をも有する。したがって、前記前記第２磁性材料層１０６ａや前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａを大気暴露から保護するための保護層を別途形成する必要がないため、製造を容易に行うことができる。
また、図２５に示す工程で、前記第１非磁性中間層１０６ｂ、および前記第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂの表面に形成された酸化層や有機物を削ることにより、前記第１非磁性中間層１０６ｂ、および前記第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂの表面を活性化させ、図２６に示す工程で前記第１磁性材料層１０６ｃおよび前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを、前記第１非磁性中間層１０６ｂ、および前記第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂの上に成膜させ易くするためである。
このようにして、第２磁性材料層１０６ａ、第１非磁性中間層１０６ｂ、第１磁性材料層１０６ｃからなるシンセティックフェリピンド型の第１固定磁性層１０６が形成される。また、第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａ、第２非磁性中間層１１２ｂ，１１２ｂ、第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃからなるシンセティックフェリピンド型の第２固定磁性層１１２，１１２が形成される。
その後、磁場中アニールを施し、前記第１の反強磁性層１１１，１１１、前記第２の反強磁性層１１３，１１３と前記第２固定磁性層１１２，１１２との間に交換結合磁界を発生させて、第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａの磁化を図示Ｙ方向に固定する。
次に、前記磁気検出素子１００の製造工程を示す図１５工程と同様にして、前記保護層１１７、前記電極層１１６および前記保護層１１５をリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）で前記ストッパ層１１４を残して除去した後、露出した前記ストッパ層１１４、および前記第１の反強磁性層１１１をイオンミリングで除去し、図３に示す磁気検出素子２００が製造される。
図７に示す磁気検出素子４００を製造するには、図１２に示す工程で、第１反強磁性層１１１，１１１の上に、第２固定磁性層１１２，１１２として、第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃのみを積層すれば良い。
次に、図８に示す磁気検出素子５００の製造方法について説明する。
図２７から図３５は図８の磁気検出素子５００の製造工程を示す製造方法を示す工程図であり、各工程は記録媒体との対向面側から見た部分断面図で示されている。なお、図２７から図３６において、図１、および図１０ないし図１６の各層と同一の符号を付けられた層は、同一の製造条件で形成される。
図２７に示される工程では、図示しない基板上に下部シールド層１０１、下部ギャップ層１０２、シード層１０３をベタ膜状に成膜し、さらにこのシード層１０３の上に、Ｒｕなどからなる第１保護層１５０を成膜する。
次に図２８に示すように、前記第１保護層１５０の上にリフトオフ用のレジストＲ３を形成し、イオンミリングなどの公知の方法によって、前記下部シールド層１０１、前記下部ギャップ層１０１、前記シールド層１０３、および前記第１保護層１５０を図２８に示される状態に削るとともに、前記下部シールド層１０１に、凹部１０１ａ，１０１ａを形成する。
次に図２９工程では、前記レジスト層Ｒ３を前記第１保護層１５０上に残したまま、前記凹部１０１ａ，１０１ａ内にシード層１１０，１１０、第１反強磁性層１１１，１１１、Ｒｕなどからなる第２保護層１５１をスパッタ法によって連続成膜する。
このとき、図２９に示すように、前記レジストＲ３上にも、シード層１１０，１１０と同じ材料層１７０、第１反強磁性層１１１，１１１と同じ材料層１７１、第２保護層１５１と同じ材料層１７３が付着する。
次に図３０に示すように、前記レジスト層Ｒ１を除去する。次に、イオンビームエッチングやプラズマエッチングなどの公知の方法により、真空中で前記第１保護層１５０と前記第２保護層１５１を削って除去し、前記シード層１０３および第１反強磁性層１１１，１１１を露出させるとともに、真空中で連続して第１反強磁性層１１１，１１１を付け足すとともに、そのまま連続して第１固定磁性層１０６と第２固定磁性層１１２，１１２、第２反強磁性層１１３、第２非磁性材料層１０９を成膜し、図３１に示す状態とする。なお、各図３１から図３６では、図１２で形成した第１反強磁性層１１１，１１１と前記付け足された第１反強磁性層１１１，１１１との境界を破線で示している。
前記第１固定磁性層１０６は、下から第１磁性材料層１０６ｃ、第１非磁性中間層１０６ｂ、第２磁性材料層１０６ａを積層したシンセティックフェリピンド型の構造に形成する。また、前記第２固定磁性層１１２は、下から第３磁性材料層１１２ｃ、第１非磁性中間層１１２ｂ、第４磁性材料層１１２ａを積層したシンセティックフェリピンド型の構造に形成する。
次に図３２に示すように、前記第２非磁性材料層１０９の上に光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ方向（図示Ｘ方向）に間隔を空けてレジスト層Ｒ４，Ｒ４を形成し、図示一点鎖線で示すように、前記レジスト層Ｒ４，Ｒ４間の間隔１６１ａ内から露出する前記第２非磁性材料層１０９、第２反強磁性層１１３を削るとともに、前記第１磁性材料層１０６ｃと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを途中まで削り、前記第１磁性材料層１０６ｃと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを露出させる。この工程から真空中で連続して、図３３に示すように、前記第１磁性材料層１０６ｃと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの上に、さらに前記第１磁性材料層１０６ｃと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを付け足した後、第１非磁性材料層１０５、フリー磁性層１０４、第３非磁性材料層１２０を成膜し、多層膜Ｔ２を形成する。このとき、前記前記第２磁性材料層１０６ａの上面１３０ａと、前記第４磁性材料層１１２ａ，１１２ａの上面１４０ａ，１４０ａとが同じ高さ位置になるように形成することが好ましい。なお、各図３３から図３６では、図３１で形成した前記第１磁性材料層１０６ｃおよび前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃと、前記付け足された前記第１磁性材料層１０６ｃおよび前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃとの境界を破線で示している。
次に図３４に示すように、前記第３非磁性材料層１２０の上にレジストＲ５を形成し、前記第３非磁性材料層１２０、前記フリー磁性層１０４を削ると共に、前記第１非磁性材料層１０５を途中まで削る。この際、前記第２非磁性材料層１０９，１０９も削られて、その膜厚は減少する。
次に図３５に示すように、絶縁層１０７，１０７、硬磁性層１０８，１０８、保護層１１５，１１５、電極層１１６，１１６、保護層１１７，１１７を成膜する。このとき、前記レジスト５にも、絶縁層１０７，１０７と同じ材料層１６７、硬磁性層１０８，１０８と同じ材料層１６８、保護層１１５と同じ材料層２１５、電極層１１６と同じ材料層２１６、保護層１１７と同じ材料層２１７が付着する。
そして、前記レジストＲ５を除去すると、図８に示す磁気検出素子５００を得られる。
図９に示す磁気検出素子６００の製造方法は、図８に示す磁気検出素子５００の製造方法と共通する部分がある。図９に示す磁気検出素子６００を製造するには、図８に示す磁気検出素子５００の製造工程を示す図３１工程で、図３６に示すように、第１固定磁性層１０６および第２固定磁性層１１２，１１２を、それぞれ前記第１磁性材料層１０６ｃのみ、前記第３磁性材料層１１２ｃのみで形成した後、図３７に示すように、前記第２非磁性材料層１０９の上に光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ方向（図示Ｘ方向）に間隔を空けてレジスト層Ｒ４，Ｒ４を形成し、図示一点鎖線で示すように、前記レジスト層Ｒ４，Ｒ４間の間隔１６１ａ内から露出する前記第２非磁性材料層１０９、第２反強磁性層１１３を削るとともに、前記第１磁性材料層１０６ｃと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを途中まで削り、前記第１磁性材料層１０６ｃと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを露出させる。この工程から真空中で連続して、図３８に示すように、前記第１磁性材料層１０６ｃと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの上に、さらに前記第１磁性材料層１０６ｃと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃを付け足した後、第１非磁性中間層１６０ｂ、第２磁性材料層１６０ａ、第１非磁性材料層１０５、フリー磁性層１０４、第３非磁性材料層１２０を成膜する。このとき、前記前記第１磁性材料層１０６ｃの上面１３２ａと前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃの上面１４２ａ，１４２ａとが同じ高さ位置になるように形成することが好ましい。なお、各図３８から図３９では、図３６で形成した前記第１磁性材料層１０６ｃおよび前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃと、前記付け足された前記第１磁性材料層１０６ｃおよび前記第３磁性材料層１１２ｃ，１１２ｃとの境界を破線で示している。
その後、図３９に示すように、前記第３非磁性材料層１２０の上にレジストＲ６を形成し、前記第３非磁性材料層１２０、前記フリー磁性層１０４、第１非磁性材料層１０５、、前記第２磁性材料層１０６ａおよび第４磁性材料層１１２ａを削る。この際、前記第２非磁性材料層１０９，１０９も削られて、その膜厚は減少する。
その後、図３５に示す工程を行うと、図９に示す磁気検出素子６００を得ることができる。
本発明における第１の実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。 図１に示す磁気検出素子の部分拡大図である。 本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。 図３に示す磁気検出素子の部分拡大図である。 本発明の第３の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。 図５に示す磁気検出素子の部分拡大図である。 本発明の第４の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。 本発明の第５の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。 本発明の第６の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。 図１に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。 図１０に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図１１に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図１２に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図１３に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図１４に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図１５に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図３に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。 図１７に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図１８に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図１９に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図２０に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図５に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。 図２２に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図２３に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図２４に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図２５に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図８に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。 図２７に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図２８に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図２９に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図３０に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図３１に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図３２に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図３３に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図３５に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図９に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。 図３６に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図３７に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 図３８に示す工程の次の工程を示す一工程図である。 従来の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
符号の説明
１００，２００，３００，４００，５００，６００ 磁気検出素子
１０４ フリー磁性層
１０５ 第１反強磁性層
１０６ 第１固定磁性層
１０６ａ 第２磁性材料層
１０６ｂ 第１非磁性中間層
１０６ｃ 第１磁性材料層
１０８ 硬磁性層
１１１ 第１反強磁性層
１１２ 第２固定磁性層
１１２ａ 第４磁性材料層
１１２ｂ 第２非磁性中間層
１１２ｃ 第３磁性材料層
１１３ 第２反強磁性層
１５０ 第１保護層
１５１ 第２保護層

Claims (22)

  1. フリー磁性層と第１非磁性材料層と固定磁性層とを含む多層膜を有し、前記多層膜のトラック幅方向の両側方部にトラック幅方向に所定の間隔を空けてバイアス層が形成され、前記バイアス層間の間隔によってトラック幅が規定される磁気検出素子において、
    前記固定磁性層は、前記多層膜のトラック幅方向の両側方部に延びて形成された延出部を有し、前記延出部の下方には、トラック幅方向に間隔を空けて一対の第１反強磁性層が形成され、かつ前記延出部の上方にトラック幅方向に間隔を空けて一対の第２反強磁性層が形成されていることを特徴とする磁気検出素子。
  2. 前記固定磁性層は前記多層膜内の第１固定磁性層と、前記延出部の第２固定磁性層とで構成され、前記第２固定磁性層の少なくとも一部は前記第１固定磁性層と一体的に連続して形成されている請求項１記載の磁気検出素子。
  3. 前記第１反強磁性層間の間隔、または前記第２反強磁性層間の間隔の少なくとも一方は、前記トラック幅と同じである請求項１または２記載の磁気検出素子。
  4. 前記第１反強磁性層間の間隔は、トラック幅方向と同じである請求項３記載の磁気検出素子。
  5. 前記第１固定磁性層は、第１非磁性中間層を介して積層された、単位面積あたりの磁気モーメントの大きさが異なる第１磁性材料層及び第２磁性材料層を有するものである請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子。
  6. 前記第２固定磁性層は、第２非磁性中間層を介して積層された、単位面積あたりの磁気モーメントの大きさが異なる第３磁性材料層および第４磁性材料層を有するものである請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
  7. 前記第１固定磁性層と前記第２固定磁性層とが同じ高さ位置に形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子。
  8. 前記第１磁性材料層と前記第３磁性材料層とが同じ高さ位置に形成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
  9. 前記第２磁性材料層と前記第４磁性材料層とが同じ高さ位置に形成されている請求項６または７記載の磁気検出素子。
  10. 前記多層膜は下から順に、フリー磁性層、第１非磁性材料層、固定磁性層が積層されて形成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。
  11. 前記多層膜は下から順に、固定磁性層、第１非磁性材料層、フリー磁性層が積層されて形成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。
  12. 以下の工程を有することを特徴とする磁気検出素子の製造方法、
    （ａ）基板上に、下から順にフリー磁性層と第１非磁性材料層と第１固定磁性層が積層された多層膜を形成し、この多層膜の上に第１保護層を形成する工程と、
    （ｂ）前記第１保護層および前記多層膜の両側方を削る工程と、
    （ｃ）前記第１保護層および前記多層膜の前記両側方に、硬磁性層と、トラック幅方向に間隔を空けて対向する一対の第１反強磁性層と、前記第１固定磁性層と同じ材料からなる第２固定磁性層と、第２保護層とを形成する工程と、
    （ｄ）前記第１保護層および第２保護層を全部削り取った後、前記第１固定磁性層および前記第２固定磁性層を途中まで削って上面を露出する工程と、
    （ｅ）前記（ｄ）工程で露出した前記第１固定磁性層および前記第２固定磁性層の上面に前記第１固定磁性層および前記第２固定磁性層を付け足した後、前記第１固定磁性層および前記第２固定磁性層の上に、トラック幅方向に間隔を空けて対向する第２反強磁性層を形成し、前記第２反強磁性層を前記多層膜の両側方に残る状態に削る工程。
  13. 前記（ａ）工程で、前記第１固定磁性層を、単位面積当たりの磁気モーメントの大きさが異なる第２磁性材料層と第１磁性材料層とを、第１非磁性中間層を介して積層して形成し、
    前記（ｃ）工程で、前記第２固定磁性層を、単位面積当たりの磁気モーメントの大きさが異なる第４磁性材料層と第３磁性材料層とを、第２非磁性中間層を介して積層して形成する請求項１１記載の磁気検出素子の製造方法。
  14. 前記（ｃ）工程で前記第２固定磁性層を前記第１固定磁性層と同じ高さ位置に形成し、前記（ｅ）工程で前記第２固定磁性層の上面が前記第１固定磁性層の上面と同じ高さ位置になるように付け足す請求項１２または１３記載の磁気検出素子。
  15. 前記（ｄ）工程で前記第１磁性材料層および前記第３磁性材料層を途中まで削り、前記第１磁性材料層と前記第３磁性材料層の上面を露出し、前記（ｅ）工程で前記第１磁性材料層および第３磁性材料層の上面に、前記第１磁性材料層および前記第３磁性材料層を付け足す請求項１３または１４記載の磁気検出素子の製造方法。
  16. 前記（ａ）工程で前記第１固定磁性層を途中まで形成し、前記（ｃ）工程で前記第２固定磁性層を途中まで形成し、前記（ｅ）工程で残りの前記第１固定磁性層および第２固定磁性層を付け足す工程を有する請求項１２または１４記載の磁気検出素子の製造方法。
  17. 前記（ａ）工程で前記第２磁性材料層まで形成した後、この第２磁性材料層の上に前記第１保護層を形成し、前記（ｃ）工程で前記第４磁性材料層まで形成した後、この第４材料層の上に前記第２保護層を形成し、
    前記（ｄ）工程で前記第２磁性材料層および第４磁性材料層を途中まで削り、前記第２磁性材料層および前記第４磁性材料層の上面を露出し、前記（ｅ）工程で前記第２磁性材料層および前記第４磁性材料層の上面に、前記第２磁性材料層および前記第４磁性材料層を付け足す請求項１６記載の磁気検出素子の製造方法。
  18. 前記（ａ）工程で前記第１非磁性中間層まで形成し、前記（ｃ）工程で前記第２非磁性中間層まで形成し、
    前記（ｄ）工程の代わりに、
    （ｇ）前記第１非磁性中間層および第２非磁性中間層の上面に低エネルギーイオンミリング処理を施す工程を有し、
    前記（ｅ）工程で前記第１非磁性中間層および第２非磁性中間層の上面に、前記第１磁性材料層および前記第３磁性材料層を付け足す請求項１２ないし１４のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
  19. 以下の工程を有することを特徴とする磁気検出素子の製造方法、
    （ｈ）基板上に、トラック幅方向に間隔を空けて対向する一対の第１反強磁性層を形成した後、前記反強磁性層の上に保護層を形成する工程と、
    （ｉ）前記保護層を除去した後、前記第１反強磁性層の上に第１固定磁性層および第２固定磁性層と第２反強磁性層を形成する工程と、
    （ｊ）前記第２反強磁性層をトラック幅方向に間隔を空けて残して中央部を除去するとともに、前記第１固定磁性層および第２固定磁性層を途中まで除去して露出させる工程と、
    （ｋ）露出した前記第１固定磁性層および第２固定磁性層の上に、さらに第１固定磁性層および第２固定磁性層を付け足した後、下から順に第１非磁性材料層とフリー磁性層とを積層して多層膜を形成する工程。
  20. 前記（ｉ）工程で、前記第１固定磁性層を、単位面積当たりの磁気モーメントの大きさが異なる第２磁性材料層と第１磁性材料層とを、第１非磁性中間層を介して積層して形成する工程を有する請求項１９記載の磁気検出素子の製造方法。
  21. 前記（ｉ）工程で、前記第２固定磁性層を、単位面積当たりの磁気モーメントの大きさが異なる第４磁性材料層と第３磁性材料層とを、第２非磁性中間層を介して積層して形成する工程を有する請求項１９または２０記載の磁気検出素子の製造方法。
  22. 前記（ｋ）工程で、前記第２固定磁性層の上面が前記第１固定磁性層の上面と同じ高さ位置になるように付け足す請求項１９ないし２１のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
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